井下采区变电所无人值守监控系统设计

摘    要：在从构成和设计原则两个方面对煤矿井下采区变电所无人值守监控系统进行介绍和分析的基础上，深入探究无人值守监控系统的应用，详细分析其应用功能和应用价值，以期为无人值守监控系统的应用提供借鉴，提高煤矿的管理水平。

关键词：煤矿; 采区变电所;无人值守;监控系统

一、煤矿井下采区变电所无人值守监控系统设计原则

（一）煤矿井下采区变电所无人值守监控系统实质上是电网调度自动化中的子系统。因此，无人值守监控系统必须要符合电网调度自动化的整体设计要求，并在具体设计过程中，能够在将成本控制在一定额度的同时，遵守高质、安全的信息传输和资源共享的原则;

（二）在设计煤矿井下采区变电所无人值守监控系统具体功能时，可以遵守下放原则，即将一切能够在间隔层进行的功能都下放到间隔层，省略传输到网络和监控主机的环节，节省再次传输的时间，提高工作效率;

（三）无人值守监控系统的目的是将煤矿井下采区变电所有人值守的工作模式转变为无人值守，所以为了保证系统的安全性，必须要推行遥视警戒技术的实施，避免盗窃、浸水等问题的发生。

二、煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的硬件设计

（一）模拟量交流采集电路的设计

1 互感器的选择

为了提高煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的精度，微机保护部分和测量部分的模拟量输入通道选择了分开设计的形式，其中微机保护部分选了P级电压电流互感器，以更好地满足微机保护的快速性。测量部分选择了精度高的电压电流互感器，其精度可以达到0.1 级。对漏电保护中三相线路的零序电流和零序电压选择了零序电流互感器与零序电压互感器。

2 A/D 转换器的选取

煤矿井下采区变电所无人值守监控系统中选择了DSP（数字信号处理）内嵌A/D 转换器，其精度为12位，具有12.5 MS/s 的转换速率，能够成功接入16 通道模拟量。图1描述的是模拟量交流采集电路。

（二）开关量输入输出回路设计

在煤矿井下采区变电所无人值守监控系统中，开关量输入模块的主要任务是完成对现场线路中隔离开关和断路器运行状态的采集，并将采集到的数据传输至监控中心。而开关量输出模块则是收集地面监控中心的遥控指令，并对相应回路的跳闸或合闸进行控制。开关量输入输出模块设计过程中选择了光电耦合器，其可以降低来自于大电流、现场高电压对微机系统造成的电磁干扰。

（三）其他模块

1 电源模块

电源模块选择了带失压延时功能的宽电压输入、高可靠性开关电源的供电方式， 在正常工作状态下由控制变壓器引入。

2 显示模块

显示模块可以完成保护装置的键盘处理、信息显示和人机交互、红外遥控接收等功能。显示窗口选择了4.3英寸的汉字液晶显示器，同时配备了灯光指示信息，其不仅可以使人机界面清晰易懂，而且还可以更直观地呈现出保护装置的运行信息。同时，显示模块可以借助按钮、键盘和红外遥控器来完成一系列操作，使操作方便、可靠、安全。

三、煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的软件设计

煤矿井下采区变电所无人值守监控软件系统选择C语言进行编程，由主程序和一系列功能模块子程序构成模块化结构设计。功能模块子程序包括了测控部分计算模块、系统初始化模块、显示模块、人机接口模块、故障处理模块、中断服务模块、串行通信中断模块等。主程序既可以完成装置自检和系统初始化等任务，还可以完成电流、功率、电压等因数的计算和液晶显示、温度测量及键盘扫描等操作。由于欠压和过压保护并未对时间提出较高的要求，因此也可以借助主程序完成。采样中断模块需要完成对模拟量的采集，并且每个通道的采集都需要分别保存差分数据和原始数据。采样中断程序中每完成一个采样周期都需要调用一次故障检测模块，以确保系统安全、高效运行。

四、煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的应用

（一）煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的应用功能

1 保护功能

煤矿井下采区变电所无人值守监控系统不仅可以实现电流瞬时速断和限时速断，而且能够最大程度地避免漏电，并通过自动重合闸对系统和设备进行保护，实现过电流保护和电机保护;

2 报警功能

煤矿井下采区变电所无人值守监控系统对电流进行了设置，一旦电流超过限制额度就会自动报警。另外，无人值守监控系统还会对断路器和瓦斯进行监控和监测，如果断路器发生故障或瓦斯超过限定额度，该无人值守监控系统也会发出警报，提醒地面监控中心及时处理问题和故障[2];

（二）煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的应用

1 应用该无人值监控系统之后，煤矿值班人员可以根据实际情况使用地面监控主机对生产进行调控和管理，设备维修人员也能够依据相应的故障报警对故障予以针对性的解决， 最主要的是管理层可以凭借无人值守监控系统提供的详细数据和各种信息提高决策的合理性和科学性;

2 煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的应用可以有效促进煤矿生开采和运输的有序进行，降低由于操作失误而导致事故发生的几率，据现阶段调查研究可以得出，该无人值守监控系统可以降低六成-八成的事故;

3 无人值守监控系统中使用的优质工业控制机不仅可以增强煤矿井下采区变电所的可靠性，保证变电所的安全，提升变电所解决问题和事故的能力，而且能够弥补低压开关存在的显示方面和记忆存储方面的不足;

五、结语

煤矿井下采区变电所无人值守监控系统的应用不仅能够提高管理质量和管理效率，而且能够大大增加可靠性和安全性。所以必须促进无人值守监控系统的普及和推广，促使煤矿井下采区变电所的革新，从而实现更大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 高薇.变电所无人值守化改造实施与思考[J].黑龙江科技信息，2017（36）：22.

[2] 刘文，王瑞海，奂光润，等.新桥煤矿井下供电监控系统设计与应用[J].中州煤炭，2014（2）：74-76.

作者简介：陈鑫（1987-），男，现在河南能源义煤公司义安矿业机电运输科从事煤矿机电运输和信息化管理工作。